Kategória: Kategória: Kémia Közzétéve: Február 21, 2014
A növények a nitrogént nem közvetlenül a levegőből nyerik. Bár a nitrogén a levegőben a legnagyobb mennyiségben előforduló elem, a levegőben minden nitrogénatom hármas kötésben van egy másik nitrogénatomhoz, így molekuláris nitrogén, N2 keletkezik. Ez a hármas kötés nagyon erős, és nagyon nehéz felbontani (a kémiai kötések felbontásához energia kell, míg a kötések kialakulásakor csak energia szabadul fel). Ennek eredményeként, annak ellenére, hogy a nitrogén a levegőben nagyon gyakori, a növény számára energetikailag kedvezőtlen a nitrogénmolekula felbontása annak érdekében, hogy a felhasználható nyers atomokhoz jusson. Az N2 erős hármas kötése azt is megnehezíti, hogy a molekuláris nitrogén a legtöbb más vegyi anyaggal reakcióba lépjen. Valójában ez az egyik oka annak, hogy a levegőben eleve olyan sok nitrogén van. A nitrogénmolekula stabilitása és szimmetriája miatt a különböző nitrogénmolekulák nehezen tudnak egymáshoz kötődni. Ez a tulajdonsága azt jelenti, hogy a molekuláris nitrogén nagyon alacsony hőmérsékletre hűthető, mielőtt folyékonnyá válna, így a folyékony nitrogén nagyon hatékony kriogén folyadék.
A nitrogénmolekula két atomjának szétbontását “nitrogénkötésnek” nevezik. A növények a szükséges nitrogént a talajból nyerik, ahol azt a baktériumok és az archaea már megkötötte. A talajban és egyes növények gyökereiben élő baktériumok és archaea-k képesek a levegőből származó molekuláris nitrogént (N2) ammóniává (NH3) alakítani, ezáltal felbontva a molekuláris nitrogén kemény hármas kötését. Az ilyen szervezeteket “diazotrófoknak” nevezik. Innen a különböző mikroorganizmusok az ammóniát más, a növények számára könnyebben hasznosítható nitrogénvegyületekké alakítják át. Ily módon a növények a nitrogénhez közvetve a levegőből jutnak hozzá a talajban és egyes növényi gyökerekben található mikroorganizmusokon keresztül. Megjegyzendő, hogy a villámlás és a nagy energiájú napsugárzás is képes a nitrogénmolekula felhasítására, és így a levegőben lévő nitrogént is rögzíti. A villámlás és a napsugárzás által rögzített nitrogén mennyisége azonban jelentéktelen a talajban és a gyökerekben élő diazotrófok által rögzített mennyiséghez képest. John Postgate Nitrogénmegkötés című könyvében megállapítja,
A nitrogénmegkötés – a légköri nitrogén átalakítása a növények számára hasznosítható formába – a világ mezőgazdaságának alapvető folyamata. Spontán, antropogén és biológiai tevékenységek következményeként jön létre. A biológiai komponens létezését és fontosságát több mint egy évszázada ismerik, de az elmúlt évtizedek tudományos fejlődése gyökeresen megváltoztatta a természetéről és mechanizmusairól alkotott képünket.
Topics: air, ammonia, atmosphere, diazotroph, nitrogen, nitrogen fixation, plants